1982—2015年永定河山区植被变化及对天然径流的影响

采用归一化植被指数NDVI和气温、降水、径流等监测资料,在分析永定河山区NDVI时空变化的基础上,通过构建地理加权回归模型,研究了流域内NDVI和降水、平均气温的回归参数及残差的空间关系特征,定量估算了永定河山区NDVI变化对天然径流量衰减的影响。结果表明： 1982—2015年永定河山区在土地利用格局总体变化不大的情况下,年、季尺度的NDVI均显著增加,NDVI和降水、平均气温的空间回归参数及残差的均值、趋势均具有显著的空间异质性,降水、气温等气候因素和人类活动对NDVI均表现为促进作用,但各影响因素趋势变化的时空分布差异显著。永定河山区天然径流量具有显著的衰减趋势,结合Budyko方程发现流域天然径流量对植被变化具有高度敏感性,以植被变化为突出特征的下垫面变化对永定河天然径流衰减的贡献率达到了80%,流域植被保护和水土保持对天然径流量衰减的这种影响应给予高度重视。     

黑龙江省植被指数时空变化及其对气候因子的响应

为探究全球气候变暖条件[HJ1.8mm]下黑龙江省覆被变化特征，基于1982—2015年GIMMS（global inventory modeling and mapping studies） NDVI3g（normalized difference vegetation index 3rd generation）数据，利用趋势分析、Hurst指数法和相关性分析法，分析黑龙江省近34年的植被指数时空变化规律和未来趋势，[JP2]同时结合省内34个气象站点数据，分析归一化植被指数（normalized difference vegetation index，NDVI）与气温、降水及蒸散量的响应特征。结果表明：黑龙江省3种植被覆盖类型的NDVI均呈缓慢上升趋势，其中，林地和草地NDVI增速为0.004/10 a，农田NDVI增速为0.002/10 a；植被覆盖的整体变化先升高后降低，其中最大值出现在2014年，最小值出现在1984年；全省植被覆盖空间格局呈东高西低的分布特征，以“大兴安岭—伊春—鹤岗—佳木斯—双鸭山”为界限，西南地区植被覆盖较为丰富，而东北部地区植被覆盖较少；全省植被变化的同向特征强于反向特征，持续性区域和反持续性区域分别占总面积的97.65%和2.35%；植被覆盖变化与气温相关性高于降水，蒸散与植被指数的相关性在年均和生长季差异性较显著，气温是影响生长季植被覆盖变化的主要气候因子。研究结果可为气候变化背景下寒区土地利用/覆被变化研究提供一定的理论支撑。     

雅鲁藏布江流域近18年来植被变化及其对气候变化的响应

基于MODIS(moderate resolution image spectroradiometer) NDVI(normalized difference vegetation index)数据、DEM数据、1∶100万中国植被类型图,运用Mann-Kendall趋势及突变点检验法对2001—2018年雅鲁藏布江流域不同海拔梯度和植被类型的NDVI进行提取,分别在时间和空间尺度上分析其年际变化并探究流域NDVI变化与植被类型和气候因子的相关性。结果表明:全流域尺度、不同海拔梯度和不同植被类型近18年的NDVI年际变化均呈增长趋势且在2013年之后呈现明显的增长趋势。在空间尺度上,80%的流域近18年来NDVI呈增长趋势,植被状况得到较好的改善;流域NDVI在海拔小于等于3 500 m时主要受针叶林和阔叶林的影响,大于3 500 m且小于等于5 000 m主要受灌丛、草原及草甸的影响,大于5 000 m受高山植被和草甸影响较大;流域植被的NDVI受降水和气温的影响较大,其中温度的影响略强于降水;气候变化对流域植被的影响具有滞后效应,在该条件下流域植被的NDVI与气候因子的相关系数由大到小为草原、草甸、灌丛、高山植被、针叶林、其他植被、阔叶林。若一种植被类型受气温的影响大于降水,其对气温变化的响应也会更为敏感;反之,若该植被类型受降水的影响大于气温,则会对降水变化的响应更为敏感。     

锡盟草地NDVI时空变化与气象因子关系

根据锡林郭勒盟1998—2007年NDVI数据集和18个气象站点的月气温和降水资料,分析了研究区草地植被NDVI值的年际、年内变化特征和不同季节NDVI值的变化特征,以及NDVI值与气温、降水变化的相关性。结果表明:研究区草地植被NDVI值具有相对稳定性,但整体呈下降趋势;春季、夏季和秋季草地植被NDVI值均处于下降过程中,下降趋势由小到大依次为秋季、春季、夏季;气温对植被覆盖状况的影响作用不显著,降水对植被覆盖状况的影响作用显著;植被的生长不仅受当月气象因子的影响,而且受上月气象因子的影响。     

滹沱河流域植被覆盖时空演变及其与 SPEI 的相关关系

选择2001-2015年MODIS NDVI(250m)及14个气象站点气温、降水数据,通过计算标准化降水蒸散指数(SPEI),探究滹沱河流域近15年植被覆盖时空演变特征,分别从月、季节、年等尺度探究植被覆盖与SPEI的相关关系。结果显示:(1)近15年滹沱河流域归一化植被指数(NDVI)呈显著增加趋势,增速为0.024/(10a)。(2)植被恢复以明显改善为主,覆盖范围占整个流域面积的51.58%,主要分布于流域中、上游。(3)滹沱河流域SPEI总体上呈波动上升趋势,干旱程度有所降低,流域中游变湿趋势最显著。(4)6月、7月是干旱条件对植被覆盖影响最显著的月份,其中,6月气温对NDVI的影响大于降水,而7月降水对NDVI的影响大于气温;夏季干旱程度对植被覆盖度的影响最为明显;NDVI年际变化与SPEI具有显著正相关关系,干旱对植被生长状态有较大影响。     

考虑气候时滞效应的河北山区 NDVI 演变归因

从植被类型、植被物候、气候因子时滞效应等方面研究 2001 年以来河北山区归一化植被指数（normalized difference?vegetation?index，NDVI）演变规律，并将气候因子时滞效应引入多元线性回归方法中，识别气候因子和人 类活动对河北山区 NDVI 演变的贡献。结果表明：2001—2022 年河北山区 NDVI 呈持续增长趋势，平均增速为 0.003?7/a，其中乔木林、灌木林和草地 3 种植被类型增速分别为 0.003?5/a、0.004?0/a 和 0.003?8/a；受气候变化影响， 河北山区植被生长季变长，生长季开始时间平均提前 9?d，而生长季结束时间仅提前 1?d；降水对植被 NDVI 的影响 主要发生在当月，而气温和潜在蒸散发对植被 NDVI 的影响存在 1 个月的滞后性，考虑气候因子的时滞效应后，气 候变化和人类活动对河北山区 NDVI 演变的贡献分别为 39% 和 61%，与不考虑气候因子时滞效应对比，多元线性 回归的决定系数由 0.80 提高到 0.87。人工水保措施是河北山区植被 NDVI 增长的主导因素，对快速改善山区生 态环境至关重要，同时 2001 年以来降水、气温等气候因素也有利于植被恢复，对植被条件较好的区域，应以自然 恢复为主，实现自然条件下的生态平衡。研究结果对优化山区水土保持工作方案，提高植被修复措施效果具有重要意义。     

陕西省NDVI时空变化及其对气候和人类活动的响应

利用2001—2020年MODIS NDVI数据，结合降水、气温等资料，采用Sen趋势分析、Mann-Kendall检验、Hurst指数、Pearson相关分析以及多元回归残差分析等方法，研究陕西省近20 a归一化植被指数NDVI的时空变化特征及未来变化趋势，探讨省内气候因素及人类活动对NDVI变化的影响以及NDVI对降水和气温响应的时滞效应。研究结果表明：(1)2001—2020年陕西省NDVI整体呈上升趋势，增长速率为0.004 7/a,NDVI在不同生态区有所差异，空间异质性明显；(2)陕西省NDVI变化的反持续性强于持续性，未来NDVI变化趋势以反持续改善(退化)为主；(3)陕西省降水和气温对NDVI变化均产生了正向影响，且NDVI与气温的相关性强于降水；(4)陕西省NDVI对降水的响应不存在明显的时滞效应，对气温响应的滞后期以0～1个月为主；(5)陕西省大部分地区NDVI残差呈增大趋势，人类活动对植被覆盖变化起到了显著促进作用。     

近年来长江流域植被指数变化规律及气候因素影响研究

基于2000-2011年长江流域MODIS数据以及流域内204个气象站点的气温和降水资料,以像元作为计算单元,运用空间插值、相关分析等方法,以长江流域及其阶梯分区为研究对象分析对应植被NDVI、降水和气温的年际动态及相关性,探究流域植被指数变化的主要影响因素。结果表明：（1）近年来长江流域植被NDVI时空变化规律显著。时间上,NDVI平均值的变化大小：第2阶梯>第3阶梯>长江流域>第1阶梯。空间上,长江流域植被NDVI阶梯分区差异性显著。（2）长江流域及其各阶梯内的降水与气温存在较强的时空可变性。（3）长江流域植被NDVI变化与降水量呈负相关,与气温呈显著正相关。不同阶梯内,植被NDVI变化与降水基本上保持负相关,而与气温均呈现出显著的正相关。近年来长江流域陆生生态系统植被覆盖整体保持平稳态势;温度是该流域植被生长更为重要的制约因子。     

基于PDSI的1982—2015年我国气象干旱特征及时空变化分析

利用中国地面气象观测的月值资料构建1982—2015年月尺度帕默尔干旱指数(PDSI)来度量中国气象干旱,并对气象干旱特征和时空变化规律进行分析。结果表明:我国气象干旱特征空间差异显著,半湿润、半干旱区平均干旱历时较长,烈度较大;从全国整体来看,单位面积上干旱频率为0.44次/a,平均干旱历时6月/次。气象干旱特征变化明显,干旱频次、历时和烈度呈上升趋势,半湿润、半干旱区干旱形势逐渐严峻。气象干旱时空变化显著,年际性、季节性PDSI均呈下降趋势,气象干旱总体呈加重趋势,集中在半湿润、半干旱区(青海东南部、陕甘宁、山西、内蒙古北部及黑龙江北部区域),部分湿润区(四川中部、重庆、湖北及云贵地区)气象干旱加重趋势同样显著。     

基于多源遥感数据的青海省高寒植被覆盖时空变化分析

利用不同时空尺度的GIMMS NDVI和MODIS NDVI数据,构建了青海省1982—2018年长时序NDVI数据集,分析不同海拔、不同类型高寒植被覆盖变化特征与规律。结果表明：研究区1982—2018年植被覆盖整体有所改善,中高海拔和高寒草原植被覆盖改善较为显著;西北部和中东部地区植被覆盖增加,南部及柴达木盆地部分地区植被覆盖减少,不同时空尺度下获得的研究区植被覆盖时空变化规律具有较好的一致性;1982—2018年研究区植被覆盖的增加与气温升高、降水量增加显著相关,在3 000 m以上部分草原地区,植被覆盖变化与风速、日照时数显著相关;退耕还林(草)、退牧还草等政策有效驱动了研究区植被覆盖的变化。     

1999-2015年长江流域上游植被覆盖特征及其对气候和地形的响应

基于SPOT NDVI指数、气象数据和数字高程模型,采用趋势分析法对1999—2015年长江流域上游地区植被覆盖空间格局和动态变化特征进行分析;利用偏相关系数法基于单个像元从动态角度研究植被覆盖对气候变化的响应;引入格网法从静态角度研究植被覆盖对气候和地形因子在整体空间格局上的响应。结果表明:研究区的植被覆盖整体较好,高覆盖地区占66.14%,表现出东高西低的梯度分布特征;从动态角度考虑,植被覆盖对温度和降水变化的响应具有较强的空间异质性,不同地区植被覆盖对温度和降水变化的动态响应关系不同;从静态角度考虑,植被覆盖对温度、降水、高程和坡度的响应表现出显著的非线性关系,存在一定的响应阈值,且都具有西部地区响应明显、东部地区响应不明显的特征。研究结果将为制定适应气候和地形的综合植被管理和土地资源管理提供科学依据。     

关中盆地植被覆盖动态及其对气候因子的响应

基于MODIS植被指数和气象数据,采用趋势分析和地统计分析方法对关中盆地植被覆盖时空分布特征进行分析;借助基于像元的空间分析方法揭示研究区植被覆盖对气候变化的响应。结果表明:从年际变化特征看,关中盆地植被覆盖呈波动性上升趋势,年均增长率为0.006 1 a^-1;从年内分布特征看,关中盆地植被覆盖年内波动明显,呈单峰型曲线;从空间分布特征看,关中盆地植被覆盖度呈现明显的空间异质性;从年尺度来看,关中盆地植被覆盖度与降雨量和温度均呈现不显著正相关;从月尺度来看,关中盆地植被覆盖度与当月降雨量和气温均呈现显著正相关,这说明水热因子的季节波动对研究区植被生长的影响更大。研究结果可为干旱半干旱地区生态建设和环境保护提供科学依据。     

气候变化对雅鲁藏布江流域植被动态的影响机制

基于雅鲁藏布江流域1981—2015年长时间序列植被、降水、气温和干旱数据集,采用非参数统计方法Sen''s slope和Mann-Kendall趋势检验法识别了各要素时空变化特征,采用Pearson相关性分析和地统计学方法分析了植被覆盖对气候变化响应的时滞效应,探讨了气候变化对植被动态的影响机制。结果表明:归一化植被指数(NDVI)大体由上游至下游呈逐渐增大的空间分布特征,且中游部分地区植被有所改善,下游地区存在一定退化现象;流域上游主要受气温影响呈干旱化,中游和下游地区受降水影响趋于暖湿化;流域上游和中游地区NDVI与降水和干旱呈显著正相关关系,且主要在滞后1月时相关性最高,中游及下游东南部NDVI与气温呈显著负相关关系,滞后0～3月的区域均有分布。     

1971—2010年中国干湿区降雨资源变化特征分析

降雨在农业生产领域、科学技术领域以及预报洪涝灾害、分析水资源等方面意义重大。利用全国1971—2010年743个气象站点的逐日降雨数据,基于干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区的干湿区划分,对年降雨量和年降雨日数按等级进行划分,运用线性倾向率、累积距平、M-K检验和滑动t检验等方法系统分析了4个干湿区内不同等级年降雨量和年降雨日数变化特征以及各区域年降雨量时间演变特征。结果表明:①过去40 a各干湿区年降雨日数分布存在差异,其中湿润区年降雨日数呈中部高、周边偏低分布趋势;②干旱区北部小雨的降雨贡献率和频率较高,半干旱区大到暴雨的降雨贡献率和频率低下;③在年代际变化中,1991—2000年湿润区年降雨量增加幅度最大,2001—2010年半湿润区年降雨量变化不明显;④各干湿分区的年降雨量近40 a突变趋势不一致,湿润区在2002年发生从多到少突变,而半干旱区未发生突变。研究成果对于预测旱涝灾害、分析水资源及治理生态环境等方面具有参考价值。     

阿克苏河流域自然植被时空变化及对生态输水的响应

为掌握干旱半干旱区自然植被的变化趋势及对生态输水过程的响应过程,结合新疆阿克苏河流域高分影像和生态输水监测数据,对流域自然植被的时空变化特征及对生态输水的响应进行了研究。结果表明:2015—2020年流域内自然植被逐步增加,胡杨林和灌木的面积分别增加237.65 km²和784.36 km²,逐年转移矩阵结果显示稳定胡杨林和灌木面积也逐步增加,自然植被生态系统存在稳定态势;2015—2020年4个自然植被重点区域的年植被指数增长明显,尤其是艾希曼湖区和第一师边缘区,增加0.12~0.15左右,生态输水效果初步显现。自然植被面积和植被指数的季节变化显示自然植被对生态输水响应的滞后时间为1个月左右,不同的自然植被对生态输水的响应存在年际、季节以及空间的差异,胡杨林对生态输水的响应明显,响应滞后时间也最短。研究结果对阿克苏河流域天然植被恢复、区域水资源调配、生态需水调度等具有重要的指导价值。     

近10 a阿克苏流域植被覆盖时空演变特征及影响因素

植被覆盖度是指示地表植被分布及生态环境变化的重要指标。为深入了解阿克苏流域植被覆盖度的时空演变特征及驱动机理,基于Landsat TM和高分1号遥感影像,采用NDVI像元二分模型和差值运算方法,对阿克苏流域2005—2015年的植被覆盖动态变化进行了监测分析及评价。结果表明近10 a来阿克苏流域植被覆盖整体呈良性发展趋势,8月份植被覆盖最丰富,植被覆盖度空间分布不均,差异较大;影响阿克苏流域植被覆盖的主要因素有降水、气象灾害、土地利用以及生态工程。阿克苏流域植被覆盖的时空演变研究结果能够为流域未来生态空间重构等提供重要的参考借鉴。     

黄淮海流域近50年气候分区时空演变特征

根据黄淮海流域及其周边地区204个气象站点1961~2010年(50年)的逐日气象资料,计算了干燥度中的潜在蒸散项,并在此基础上使用克里格(Kriging)插值法生成黄淮海流域干燥度和气候分区,分析近50年黄淮海地区基于干燥度的气候分区的时空演变特征。研究结果显示:(1)自1961年以来,黄淮海流域干燥度呈缓慢波动增大趋势,但增幅较小,其多年平均值为2.46,年干燥度在1998年前后有显著突变;(2)利用干燥度指数将黄淮海流域划分为湿润、半湿润、半干旱和干旱4个干湿气候区,近50年来半干旱区与其他干湿气候类型区之间的干湿度差异有逐渐加大的趋势;(3)从空间尺度上看,全流域干燥度总的特点是北大南小,呈现由北向南逐渐递减趋势。     

基于高程分段的黄河源区NDVI和水热条件空间分布格局

以黄河源区植被为研究对象,应用MODIS13Q1遥感数据、DEM数据、气象数据以及土地利用类型图,采用基于高程分段的研究方法对研究区NDVI(归一化植被指数)与水热条件空间分布特征进行深入探究。根据NDVI随高程分布特征,将研究区划分为高程段Ⅰ(3 400m),高程段Ⅱ(3 400～4 200m)和高程段Ⅲ(4 200m)。在各高程段内分析植被分布格局、NDVI与水热条件分布特征、NDVI与水热因子响应关系。结果表明:黄河源区内主要植被类型为草地,其面积占源区总面积75%,林地面积占比为7%,农田面积仅占1%。高程段Ⅰ内主要植被类型为农田和草地,高程段Ⅱ内主要植被类型为林地和草地,高程段Ⅲ内基本只有草地。3种不同类型植被NDVI平均值大小为林地草地农田。气温表现为梯度递减的空间分布格局,降水量呈现从东南向西北递减的趋势。高程段Ⅰ属干旱区域,高程段Ⅱ属湿热区域,高程段Ⅲ属干冷区域。3个高程段内水热组合条件最好的是高程段Ⅱ,高程段Ⅲ水热条件较差。植被NDVI在不同高程段内受水热因子的驱动作用不同。高程段Ⅰ和高程段Ⅲ内降水量较低,NDVI主要驱动因子是降水量,高程段Ⅱ的降水量丰沛,影响NDVI的主要因子是气温。     

水循环生态效应与区域生态需水类型

本文从水循环基础理论出发，通过分析水文循环过程的能量转化规律，揭示水循环生态效应变化机理，提出判断生态系统演变与水循环关系的基本准则，以此区分生态需水类型。降雨分布决定了内陆河干旱区与外流域生态需水的基本格局，降雨径流关系的稳定性决定了半湿润半干旱区与湿润地区生态需水的差异，依附于地表水体的水生态系统随水量发生变化，其临界点取决于径流量的丰沛程度。我国区域生态需水类型可分为：西北内陆河干旱区植被生态系统需水；半湿润半干旱区河湖与地下水连通系统的整体生态需水；北方湿润地区河湖水生态系统需水；南方湿润地区维持河流生态服务功能最大化的流量。